起重機滑輪輪槽磨損及檢驗檢測研究

韓明 劉文明

摘 要：橋式起重機作為一種機械搬運設備，在我國鋼鐵企業、制造業等重工業行業中應滑輪系統是起重機實現起重功能的關鍵，但因起重機使用環境條件比較惡劣，這就會導致起重機滑輪在作業過程中，容易發生輪槽磨損問題，必須要對其加以重視和解決。本文分析了起重機滑輪輪槽磨損的因素，然后，重點總結了滑輪輪槽磨損檢測方法，以供參考。

關鍵詞：起重機；滑輪；輪槽；磨損；檢驗檢測

滑輪系統是起重機的重要構成部分，滑輪可以分為兩種，第一種是動滑輪、定滑輪；第二種是滑輪組。從滑輪系統實際應用情況來看，定滑輪是一種等臂杠桿，主要是用于改變動力方向。結合杠桿平衡原理，定滑輪并不省力，通常是用作于系統協調作用。動滑輪本質上就是一種動力臂與阻力比為2：1的杠桿，這樣從理論上可以節省50%的力，但要對滑輪距離進行調整，理論上要延伸1倍距離。雖然整個機構看起來較為單一，但是內部結構十分復雜，在長期運行當中滑輪輪槽會產生一定的磨損問題，嚴重影響整個起重機的運行質量，嚴重會造成承重繩斷裂。因此，研究起重機滑輪輪槽磨損及檢驗檢測問題，具有積極的理論與現實意義。

1 起重機滑輪輪槽磨損的因素分析

1.1 滑輪疲勞壽命

滑輪疲勞壽命主要包含以下幾點：第一，在不用接觸力下的滑輪疲勞循環次數；第二，在淬火層出現磨損的情況下，滑輪對于不同接觸力的疲勞循環次數。一旦滑輪輪槽產生了壓痕情況，則會在鋼絲承重的作用力下，導致鋼絲在輪槽內的壓痕反復摩擦，在多次摩擦過程中就會將輪槽內部凹凸不平處磨平，提高輪槽表面的光滑度；第三，計算初換輪槽疲勞壽命；第四，淬火層被鋼絲磨之后再次出現壓痕的周期。

1.2 滑輪壓痕失效

起重機工作過程中，滑輪組工作系統承受著來自鋼絲繩的拉力作用，工作一段時間后，會產生疲勞磨損，疲勞磨損即接觸疲勞，2個接觸體在相對滑動或滾動時，接觸區域形成的循環應力超過材料疲勞強度，出現裂紋并不斷擴展，最終產生磨損的過程。滑輪組產生的疲勞磨損一般包括萌生、擴展、斷裂3個階段。因此需要對整個滑輪繩槽使用階段的摩擦損耗進行研究，然后根據損耗情況，制定出詳細合理的綜合解決方案，保障設備的安全運行。

起重機滑輪疲勞磨損是較為普遍的磨損失效形式，關于此方面的研究內容主要包括三部分：1）初裝換輪疲勞壽命計算；2）滑輪在不同接觸力下的疲勞循環次數；3）滑輪淬火層被鋼絲繩磨平后再次出現壓痕的時間。出現一定程度的滑輪壓痕后，就會產生滑輪壓痕失效問題，主要原因如下：第一，壓痕縫隙的產生與拓展。輪槽在鋼絲繩的重力作用下，初期會產生一定的塑性變形情況，同時在輪槽表面上形成一道壓痕，在滑輪持續轉動過程中，輪槽表面就會出現金屬疲勞產生軟化或硬化等情況，這就造成塑性變形輪槽平面上產生多次運動，長期以往在輪槽當中產生了一塊滑移帶；第二，輪槽磨損機理。輪槽磨損是一個反復循環的過程，這是由于在起重機起吊重物過程中，貨物起吊的一瞬間會因為平衡作用力產生搖晃，導致滑輪中的鋼絲繩出現擺動，生成摩擦，從而造成磨損問題。特別是在起重方向轉換中，會進一步提高磨損度。

2 滑輪輪槽磨損檢驗檢測及降低磨損的措施

2.1 滑輪輪槽檢驗檢測方案

在進行起重機滑輪輪槽檢測當中，需要做到以下幾點：第一，在滑輪組正常運行中，可以通過人力掰動滑輪，如果滑動比較生硬、難以掰動，則表示磨損嚴重；第二，定期在滑輪輪槽涂抹潤滑油，并清除油孔內部的雜質，觀察軸承與油孔間隔套上的是否安裝正確；第三，如果在檢測過程中存在著輪槽裂痕情況，則需要將輪槽更換，否則會提高安全隱患；第四，檢測輪槽、繩徑間的關系，要保證鋼絲繩直徑和輪槽直徑比為1：3；第五，安裝起重機零部件需要嚴格按照行業標準進行；第六，將滑輪輪槽進行清理，觀察滑輪的具體情況，如果滑輪輪槽出現磨損但沒有達到報廢程度，則要時刻關注輪槽的實際使用情況，一旦輪槽磨損度繼續增加需要更換滑輪。再者很多企業認為更換滑輪過于繁瑣，所以在鐵質滑輪產生裂縫之后依然使用，按照行業標準對于產生裂縫的滑輪需要直接報廢，這樣才能夠避免產生安全問題；第七，在對滑輪組進行檢測中，要確保整滑輪、鋼絲在使用中的靈活性，保證接觸部位有一定的潤滑效果。與此同時，需要確保輪槽的平滑度，降低與鋼絲繩之間的阻尼，輪槽內部不得產生裂紋情況，鋼絲繩不得出現明顯磨損，如果磨損嚴重需要更換鋼絲繩；第八，在鋼絲繩和滑輪檢測當中，為了確保鋼絲繩的使用性能，通常需要確保鋼絲繩直徑保持在16-28mm以內，并保證鋼絲繩直徑能夠滿足輪槽實際需求。

2.2 預防輪槽壓痕的主要措施

第一，控制鋼絲繩纏繞方式。輪槽出現壓痕的重要原因是沖擊載荷。在起重運輸過程中，加速或者提升所產生接觸應力是均勻應力的（1～2）倍，因此研究鋼絲繩纏繞系統非常關鍵。實際應用過程中，應適時地控制好加速度，降低滑輪承受的沖擊負荷，降低鋼絲繩與輪槽之間的摩擦因數。

第二，加強鋼絲繩與滑輪的接觸應力。通過分析起重機工作過程中鋼絲繩和滑輪的運行原理可以得出，滑輪的壓痕主要是因為滑輪組的主要受力點集中在滑輪槽底部，吊具起吊重物時候，由于晃動等因素的影響，鋼絲繩的交變摩擦力會對滑輪槽產生疲勞磨損，在滑輪底部產生明顯的壓痕。裂紋擴展至斷裂發生，就會出現嚴重后果。因此，可以根據表層面積，安裝與鋼絲繩直徑配套的襯墊，加強鋼絲繩和滑輪的接觸應力，減少鋼絲繩與滑輪槽之間的摩擦。

第三，定期更換潤滑脂。起重機械長時間工作必然會在鋼絲繩和滑輪槽之間產生磨損，輪槽表面磨損產生的雜質會融入潤滑脂中，導致鋼絲繩和滑輪槽之間的阻力增大，加劇磨損程度。因此應該及時更換潤滑脂，降低磨損消耗。

3 結語

綜上所述，起重機輪槽磨損問題會直接影響起重機和工作人員安全，這就需要關注輪槽和鋼絲繩之間的摩擦問題，找出滑輪輪槽磨損機理，并掌握正確的輪槽磨損檢驗方法，采用相關措施減少滑輪槽壓痕，從而減少磨損度，提高起重機運行安全性。

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